CN106523413A - 一种基于dsp+arm自动与手动遥控双用家用风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，包括ARM处理器、DSP处理器、手机控制终端、人体监测系统、温度传感器、CPLD芯片、电机驱动模块、改造版WiFi路由、SD存储模块、实时时钟模块，所述人体监测系统包括热释电红外传感器、高通滤波器、放大器、低通滤波器、A/D转换器，所述ARM处理器与DSP处理器、SD存储模块、实时时钟模块、改造版WiFi路由通过电源线连接，与手机控制终端通过无线网络连接。所述DSP处理器和人体监测系统、温度传感器、电机驱动模块通过电源线相连。本发明采用DSP+ARM双处理器结构，结合了DSP高效率的数据处理能力，和ARM协调系统的能力，既能实现风扇的自动控制，也能实现手动遥控，给人们生活带来极大便利。

Description

一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇
技术领域
本发明涉及家用风扇控制领域，尤其是一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇。
背景技术
随着科技的进步与发展，人们越来越追求高质量、简便、快捷的生活方式。现在家用的普通风扇，只是简单地满足人们日常基本需求，人工操作开关、调风速，旋转方向等，很不方便。当人们从一个地方转移到另一个地方，要手动控制风扇的方向，晚上睡觉吹风扇，进入深度睡眠后人体的温度会降低，这时，风扇保持原来的风速，会使人们感冒，诸如此类不方便的现象随处可见。
随着各种产品地智能化发展，本发明通过热释电红外感应和温度传感器，使风扇自动调节旋转方向和调节风速，同时，可通过开发一个手机APP，在一定距离内遥控风扇，大大地方便了人们的生活。
发明内容
本发明的目的则是克服现有技术的不足，提出了一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇。为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇。主要包括ARM处理器、DSP处理器和手机控制终端。所述ARM处理器与DSP处理器、SD存储模块、实时时钟模块、改造版WiFi路由通过电源线连接，与手机控制终端通过无线网络连接。
所述DSP处理器和人体监测系统、温度传感器、电机驱动模块通过电源线相连。
进一步，所述人体监测系统包括热释电红外传感器、高通滤波器、放大器、低通滤波器、A/D转换模块。当人体辐射的红外线通过红外透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出mv级电压信号，该信号通过一个由电容、电阻和运放组成的高通滤波器，随后经过放大器，进行信号的放大，再经过低通滤波器，得到一个去噪、清晰的信号，最后经过A/D转换模块，将模拟信号转换为数字信号，进入DSP处理器。DSP处理器通过处理采集到的数据，判定是否有人，然后控制电机驱动模块，启动电机，打开风扇，并通过方向选择算法，判定最优的方向，DSP处理器控制电机驱动模块，调节风扇方向，实现风扇自动启停与旋转的功能。
进一步，所述热释电红外传感器是当感受到人体散发的红外辐射时，热释电红外传感器的材料的温度发生变化，进而使材料表面的电荷密度发生变化，此信号经过高通滤波器、放大器、低通滤波器等器件变成电信号，再经A/D转换器进入DSP处理器，进行信号后续的分析处理。
进一步，所述温度传感器，将采集到的数字信号经过CPLD芯片，进行协调处理工作，再传递给DSP处理器，经过DSP处理器的调速算法处理采集到的数据，输出控制电机驱动模块，改变电机转速，从而改变风扇的风速。
进一步，所述CPLD芯片起到协调作用，因为DSP2812芯片的SPI接口是标准四线制接口，而温度传感器MAX6662是三线制接口。
进一步，所述改造版WiFi路由器，刷入了一个开源的openWRT系统。所述改造版WiFi路由与手机控制终端之间按照TCP/IP协议实现通信，手机控制终端通过按键触发发送指令，将指令转换成相应的数据包，通过WiFi网络传输到路由上，路由从传输信道中提取数据包到TTL串口，所述改造版WiFi路由TTL串口和ARM处理器串口相连，通过串口通信的方式进行数据传输，ARM处理器通过接收的数据指令，并协调各个相应模块，完成控制，ARM处理器也可以将数据以同样的方式传到手机控制终端，实现数据的双向通信。
进一步，所述ARM处理器和DSP处理器是整个系统的核心。所述ARM处理器为系统的管理控制中心，采用ARM920T内核的16/32位RISC处理器S3C2410。所述DSP处理器为系统的分析处理和算法控制中心，采用DSP2812芯片。
进一步，所述手机控制终端采用智能Android手机，所用APP，是在应用Eclipse中采用Java语言编写，可以远程控制风扇的启停、快慢、方向和摇头。
进一步，所述手机控制终端控制风扇属于手动控制风扇，风扇也可以根据热释电红外传感器与温度传感器采集的数据实现自动控制，其中手机控制终端远程遥控风扇的优先级高于风扇自动控制的优先级，当风扇检测到有人出现时，会自动打开，若人们不想开风扇，可以使用手机控制终端关闭风扇，这时即使再检测到有人存在，风扇也不会自动打开；而且风扇根据热释电红外传感器检测的人的位置，自动选择方向并定下来，这时如果人们想让风扇摇头，则可以使用手机控制终端进行控制，若想固定在一个方向，直接点击调节方向按键即可。
进一步，所述温度传感器使用数字型温度传感器MAX6662，它分辨率高，且工作范围较宽。
进一步，所述实时时钟模块采用DS1302芯片，所述SD存储模块采用TXS02612芯片。
进一步，所述人体监测系统中的放大器采用AD627BR，低通滤波器采用LTC公司的LTC1062。
比到已有技术，本发明的有益效果是：
本发明通过使用热释电红外传感器、温度传感器和手机控制终端，既可以实现风扇的自动控制，也可以实现风扇的手动遥控，通过热释电红外传感器和温度传感器，感应人体和环境温度，实现风扇的自动启停、旋转方向和调节风速的功能，通过手机控制终端对风扇进行遥控，极大地方便了人们的日常生活，使人们走向智能化，节约用电，避免资源的浪费。同时整个系统使用DSP+ARM双处理器的控制系统，结合了DSP芯片和ARM芯片的双重优点，DSP芯片信号处理能力强、处理速度快，ARM芯片对系统的管理控制协调能力强，使整个系统高效完善地运行。
附图说明
附图1为本发明的整体系统框图，用于表明各个模块以及连接方式。
附图2为本发明自动控制风扇方向的流程图，用于表明系统控制风扇方向的步骤。
附图3为本发明自动控制风扇转速的流程图，用于表明系统控制风速的步骤。
附图4为本发明通过手机控制终端遥控风扇调节风速与调节方向的流程图，用于表明通过手机APP控制风扇风速与方向的步骤。
附图5为本发明手机控制终端的APP显示页面，用于表明手机控制终端所能实现的遥控功能。
图中：10、人体监测系统，11、热释电红外传感器，12、高通滤波器，13、放大器，14、低通滤波器，15、A/D转换器，20、温度传感器，21、CPLD芯片，30、DSP处理器，40、ARM处理器，50、电机驱动模块，60、手机控制终端，70、改造版WiFi路由，71、SD存储模块，72、实时时钟模块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
参照附图1所示，本发明是一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇。主要包括ARM处理器40、DSP处理器30和手机控制终端60。所述ARM处理器40与DSP处理器30、SD存储模块71、实时时钟模块72、改造版WiFi路由70通过电源线连接，与手机控制终端60通过无线网络连接。所述DSP处理器30和人体监测系统10、温度传感器20、电机驱动模块50通过电源线相连。
所述人体监测系统10包括热释电红外传感器11、高通滤波器12、放大器13、低通滤波器14、A/D转换模块15。当人体辐射的红外线通过红外透镜被聚焦在热释电红外传感器11的探测元上时，电路中的传感器将输出mv级电压信号，该信号通过一个高通滤波器12，再经过放大器13，进行信号的放大，然后经过低通滤波器14，得到一个去噪、清晰的信号，最后经过A/D转换模块15，将模拟信号转换为数字信号，进入DSP处理器30。DSP处理器30通过处理采集到的数据，判定是否有人，然后DSP处理器30控制电机驱动模块50，启动电机，打开风扇，并通过方向选择算法，判定最优的方向，DSP处理器30控制电机驱动模块50，调整风扇方向，实现风扇自动启停与方向的调整。所述高通滤波器12的截止频率为0.07HZ，由电容、电阻和运放组成，作用是隔离直流、提取交流信号。由于热释电红外传感器11输出的探测信号电压十分微弱，通常为mv量级，而且是一个变化的信号，所以应对热释红外传感器11输出的电压信号进行交流放大，放大倍数为1000倍。所述低通滤波器14为5阶，截止频率为5.0 HZ。
所述热释电红外传感器11是感受到人体散发的红外辐射时，热释电红外传感器11的材料的温度发生变化，进而使材料表面的电荷密度发生变化，此信号经过高通滤波器12、放大器13、低通滤波器14等器件变成电信号，再经A/D转换器15进入DSP处理器30，进行信号后续的分析处理。
所述温度传感器20，将采集到的数字信号经过CPLD芯片21，进行协处理工作，再传递给DSP处理器30，经过DSP处理器30的调速算法处理采集到的数据，输出控制电机驱动模块50，改变电机的转速，从而改变风扇的风速。
所述改造版WiFi路由70刷入了一个开源的openWRT系统。openWRT相当于一个微型软件操作系统，是一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，拥有强大的网络组件和扩展性，在工控设备、智能家居、路由器、小型机器人、电话等电子设备中广泛应用。在开源的Linux系统红帽环境下编译好所需的openWRT固件。
所述改造版WiFi路由70与手机控制终端60之间按照TCP/IP协议实现通信，手机控制终端60通过按键触发发送指令，将指令转换成相应的数据包，通过WiFi网络传输到路由上，路由从传输信道中提取数据包到TTL串口，所述改造版WiFi路由70TTL串口和ARM处理器40串口相连，通过串口通信的方式进行数据传输，ARM处理器40通过接收的数据指令，并协调各个相应模块，完成控制，ARM处理器40也可以将数据以同样的方式传到手机控制终端，实现数据的双向通信。
所述ARM处理器40和DSP处理器30是整个系统的核心。所述ARM处理器40为系统的管理控制中心，采用ARM920T内核的16/32位RISC处理器S3C2410。所述DSP处理器30为系统的分析处理和算法控制中心，采用DSP2812芯片。
所述手机控制终端60采用智能Android手机，所用APP是在应用Eclipse中采用Java语言编写，可以远程控制风扇的启停、快慢、方向和摇头。
所述手机控制终端60控制风扇属于手动控制风扇，风扇也可以根据热释电红外传感器11与温度传感器20采集的数据实现自动控制，其中手机控制终端60远程遥控风扇的优先级高于风扇自动控制的优先级，当风扇检测到有人出现时，会自动打开，若人们不想开风扇，可以使用手机控制终端60关闭风扇，这时即使再检测到有人存在，风扇也不会自动打开；而且风扇根据热释电红外传感器11检测的人的位置，自动选择方向并定下来，这时如果人们想让风扇摇头，则可以使用手机控制终端60进行控制，若想固定在一个方向，直接点击调节方向按键即可。
参照附图1和2所示，当热释电红外传感器11采集的数据进入DSP处理器30后，由预先设定的程序算法判定是否有人，当没人时，判断电机是否打开，若风扇是打开状态，则由电机驱动模块50关闭电机，相反，则进入下一循环；当检测到有人时，判断电机是否打开，若风扇已经打开，则根据预先编好的方向选择算法，选择最优方向，使电机驱动模块50控制电机旋转相应的角度，随后，进入下一循环，若电机是关闭状态，则电机驱动模块50控制电机打开，再次判断电机是否打开，完成风扇自动调整方向的动作。
参照附图1和3所示，温度传感器20采集的数据，先进入CPLD芯片21，再进入DSP处理器30，因为DSP2812芯片的SPI接口是标准四线制接口，而MAX6662是三线制接口，这时，需要CPLD芯片21进行协调，完成数据的传输工作。然后根据预先编好的调速算法，判断温度是否高于设定的最高温度，当答案是肯定时，则电机驱动模块50使电机达到高档位，再进入下一循环；否则，则判断温度是否处于设定的最高温度与最低温度之间，若回答是肯定，则电机驱动模块50使电机达到中档位，否则，电机驱动模块50使电机处于低档位，然后进入下一循环，完成风扇自动调节温度的动作。
参照附图1和4所示，当用手机APP遥控风扇调节风速、方向和摇头时，通过按键发送指令，所述改造版WiFi路由70从信道中接受指令，通过TTL串口通信方式传输给ARM处理器40，ARM处理器40通过双端口RAM通信方式和DSP处理器30建立连接，DSP处理器30分别通过调速算法与方向选择算法处理由温度传感器20和热释电红外传感器11采集得到的数据，协调电机驱动模块50，控制电机调节转速与方向，完成手机APP控制风速与方向的动作。
参照附图5所示，所述手机控制终端60安装一个在Eclipse环境中用Java语言编写的风扇控制系统的APP，可以对风扇进行遥控，实现风扇的启停、调节风速、调节方向和摇头的功能。
本发明中未涉及部分与现有技术相同，或采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，包括ARM处理器（40）、DSP处理器（30）、手机控制终端（60）、人体监测系统（10）、温度传感器（20）、CPLD芯片（21）、电机驱动模块（50）、改造版WiFi路由（70）、SD存储模块（71）、实时时钟模块（72），所述人体监测系统（10）包括热释电红外传感器（11）、高通滤波器（12）、放大器（13）、低通滤波器（14）、A/D转换器（15），
其中：
所述ARM处理器（40）与DSP处理器（30）、SD存储模块（71）、实时时钟模块（72）、改造版WiFi路由（70）通过电源线连接，与手机控制终端（60）通过无线网络连接；
所述DSP处理器（30）和人体监测系统（10）、温度传感器（20）、电机驱动模块（50）通过电源线相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，所述人体监测系统（10）与所述温度传感器（20）将采集到的数据传入DSP处理器（30），经过方向选择算法和调速算法的处理，协调电机驱动模块，实现自动调节风扇方向和风速的功能。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，所述改造版WiFi路由（70）刷入了一个开源的openWRT系统，所述改造版WiFi路由（70）与手机控制终端（60）之间按照TCP/IP协议实现通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，所述手机控制终端（60）采用Andriod智能手机，安装一个在Eclipse环境中运用Java语言编写的APP，可以通过手机遥控风扇，完成启停、调节风速、调节方向的功能。
5.根据权利要求1所述的一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，所述ARM处理器（40）和所述DSP处理器（30）是整个系统的核心，所述ARM处理器（40）为系统的管理控制中心，采用ARM920T内核的16/32位RISC处理器S3C2410；
所述DSP处理器（30）为系统的分析处理和算法控制中心，采用DSP2812芯片，DSP处理器（30）与ARM处理器（40）以双端口RAM方式实现通信。
6.根据权利要求1所述的一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，所述手机控制终端（60）控制风扇属于手动控制风扇，风扇也可以根据热释电红外传感器（11）与温度传感器（20）采集的数据实现自动控制，其中手机控制终端（60）远程遥控风扇的优先级高于风扇自动控制的优先级。
7.根据权利要求1所述的一种基于DSP+ARM自动与手动遥控双用家用风扇，其特征在于，所述温度传感器（20）采用MAX6662，其采集的数据，先进入CPLD芯片（21），再进入DSP处理器（30），因为DSP2812芯片的SPI接口是标准四线制接口，而MAX6662是三线制接口，这时，需要CPLD芯片（21）进行协调，完成数据的传输工作。
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Application publication date: 20170322

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